Đồ án thiết kế phân xưởng sản xuất MTBE từ Isobutan năng suất 50.000 tấn/năm

Đồ án tốt nghiệp

Thiết kế phân xởng sản xuất MTBE

LờI NóI ĐầU

Trớc đây nền khoa học kỹ thuật cha phát triển, yêu cầu về nguồn nguyên
liệu cho tổng hợp hữu cơ còn khá ít, ngời ta chỉ dùng các nguồn nguyên liệu
thiên nhiên nh gỗ, dầu mỡ động thực vật, các loại ngũ cốc để chế biến ra các sản
phẩm hữu cơ. Vì thế nguồn nguyên liệu cho tổng hợp hoá học lúc bấy giờ xuất
phát chủ yếu là từ các bít Canxi. Đến đại chiến thế giới lần thứ II, nguyên liệu
tổng hợp chủ yếu là từ các sản phẩm khí thu đợc từ các quá trình chế biến than
đá nh: nhiệt phân, cốc hoá sản xuất cốc luyện kim và khí "tổng hợp" mà thành
phần chính là CO và H2 từ quá trình khí hoá than.
Khoảng đầu thế kỷ XX, nguyên liệu chủ yếu cho ngành công nghiệp hoá dầu
nói riêng và ngành công nghiệp hoá học nói chung cùng với công nghiệp sản
xuất các vật liệu polyme đều dựa vào công nghiệp chế biến dầu mỏ và khí thiên
nhiên. Việc sử dụng rộng rãi nguyên liệu dầu đã dần dần dẫn tới việc hình thành
ngành công nghiệp mới: đó là ngành tổng hợp hoá dầu.
Do đó yêu cầu về nguyên liệu tổng hợp ngày càng tăng với nhịp độ lớn.
Nhu cầu về các phụ gia nh MTBE, ETBE, TAME...để pha vào xăng nhằm nâng
cao trị số octan của xăng ngày càng đòi hỏi cung cấp thật nhiều mới thoả mãn
nhu cầu của ngành công nghiệp.
Metyl tert-Butyl Ete (MTBE) là hợp chất chứa oxy thuộc loại hợp chất akyl
tert butyl ete, có công thức cấu tạo nh sau:
CH3
CH3 - O -C - CH3
CH3
Tên Quốc tế (EUPAC) là: 2 metoxi 2 metyl propan.
MTBE đợc tổng hợp từ Metanol và isobuten với xúc tác là axit rắn. MTBE
là hợp chất có trị số octan rất cao và chủ yếu sử dụng để pha vào xăng nhằm

mục đích nâng cao chất luợng của xăng và giảm sự ô nhiễm môi trờng. Có rất
nhiều phụ gia đợc nghiên cứu và thay thế cho phụ gia chì đó là hợp chất cơ kim

SVTH: Đỗ Mạnh Cờng - Hoá dầu 2-K44

1


Đồ án tốt nghiệp

Thiết kế phân xởng sản xuất MTBE

của P, Mn, các alcol (metanol, etanol), TBA, MTBE... Trong đó, phổ biến hơn
cả là MTBE và các loạii rợu. Khi pha các loại phụ gia trên vào xăng, có thể làm
cho trị số octan của xăng tăng lên đến 120 130.
Sở dĩ ta chọn phụ gia MTBE là vì nó có những u điểm nh: làm tăng mạnh
trị số octan cua xăng nhng không làm thay đổi áp suất hơi bão hoà của xăng và
do khả năng hoà tan rất ít trong nớc (1,4%V) nên lợng nớc lẫn vào ít, khả năng
phân chia pha hầu nh không xảy ra. Ngoài ra, MTBE rất ít gây cháy nổ, an toàn
hơn các phụ gia ancol khi sản xuất và pha chế vào xăng.
Nhuợc điểm lớn của MTBE là giá thành cao (do butylen cho quá trình
isome hoá rất khó kiếm) và lợng MTBE phải cần dùng với lợng khá lớn (6
8%V) mới có thể đạt trị số octan theo yêu cầu. Mặt khác, MTBE có nhiệt độ sôi
thấp (55oC), do đó có ảnh hởng đến độ bay hơi của xăng.

SVTH: Đỗ Mạnh Cờng - Hoá dầu 2-K44

2

Đồ án tốt nghiệp

Thiết kế phân xởng sản xuất MTBE

Phần I: TạI SAO PHảI DùNG MTBE?
Trong những năm gần đây, tại hầu hết các quốc gia trên thế giới, số l ợng
phơng tiện có động cơ ngày càng gia tăng và đã trở thành nguyên nhân chính gây
ra sự ô nhiểm không khí trong hầu hết các thành phố lớn. Tại Việt Nam, tình
hình này cũng không phải là ngoại lệ, thậm chí còn đang gia tăng với tốc độ
chóng mặt.
Vì vậy việc xem xét đến vấn đề ô nhiễm không khí từ các phơng tiện giao
thông để đa ra nhận định cũng nh việc kiểm soát các chất gây ô nhiễm môi trờng
là những yêu cầu cần đợc thực hiện nhanh chóng để tìm ra các giải pháp thích
hợp để làm giảm hàm lợng khí thải độc hại cho môi trờng xung quanh là một
điều không thể chậm trễ đợc.
I. Vì sao phải pha chì vào xăng:
Nếu đem xăng thành phần lấy từ sau quá trình lọc dầu cho chạy động cơ, ta
sẽ gặp hiện tợng kích nổ. Vì vậy, để khắc phục nhợc điểm này và để giữ ổn định
máy, ngời ta thờng cho thêm phụ gia xăng để chống kích nổ, hay còn gọi là để
tăng trị số octan. Những phụ gia thờng đợc dùng là: tetra etyl chì (TEL),
tetrametyl chì (TML), metyl cyclopentadienyl mangan tricacbonyl (MMT),
metyl tert-butyl ete (MTBE). Trong các phụ gia làm tăng trị số octan thì các hợp
chất có chứa chì đợc xem là hữu hiệu và kinh tế nhất. Trong các hợp chất có chứa
chì, TEL đợc sử dụng nhiều và lâu nhất [16]. ở thời kỳ trình độ công nghệ hoá
dầu còn thấp (1922), ngời ta chủ yếu chọn giải pháp pha TEL vào xăng theo tỷ lệ
0,8 1g/lít để đợc trị số octan là 85 và đây cũng là phơng pháp tối u ở các nớc
phát triển thời ấy [16].
Khi mới đa vào sử dụng, hàm lợng chì trong xăng rất lớn (0,8g chì/lít vào
năm 1920 [19] để đạt đợc trị số octan nghiên cứu của xăng RON khoảng 60.
Điều này cho phép tăng tỷ số nén động cơ lên từ 2 3 đơn vị so vơi trớc đó, dẫn

đến gia tăng hiệu suất động cơ lên khoảng 15 20%. Từ năm 1935 1970
nhiều quốc gia trên thế giới đã giảm hàm lợng chì pha trong xăng xuống còn 0,5
0,6g/lít nhng kết hợp việc nâng cao chất lợng lọc dầu đã cho phép nâng cao trị
số octan nghiên cứu RON lên 90.
Một lý do khác buộc ngời ta phải cho chì vào xăng là để kéo dài tuổi thọ
xupap. Hầu hết các ôtô đợc gọi là đời cũ đều đợc thiết kế xupap dạng mềm. Khi
SVTH: Đỗ Mạnh Cờng - Hoá dầu 2-K44
3


Đồ án tốt nghiệp

Thiết kế phân xởng sản xuất MTBE

động cơ hoạt động, phụ gia chì đóng vai trò nh một lớp dầu bôi trơn bề mặt tiếp
xúc giữa xupap hút, xupap xả và thân máy. Bụi chì bám đọng lại tại đây tạo
thành lớp đệm mỏng, vừa để giảm va đập, vừa để làm giảm sự ăn mòn của xupap
và động cơ. Để phù hợp với động cơ dùng nhiên liệu không chì, về sau, ng ời ta
phải chế tạo xupap bằng hợp kim cứng. Từ thập niên 1980 trở đi, xupap lại đợc
cải tiến để có thể sử dụng cho cả XKPC và XPC [16].
Mãi đến thập niên 1970, các nớc phát triển mới chính thức nghĩ đến việc
giảm dần lợng chì trong xăng để tiến tới loại bỏ hoàn toàn. Một số giải pháp cho
mục tiêu này khi đó là vẫn dùng MMT, MTBE, ETBE thay cho TEL [16]. Tuy
nhiên, mô hình xăng KPC đầu tiên sử dụng ở thập niên 1970 còn nhiều hạn chế
nh: trị số octan còn thấp, nhiệt trị thấp, tăng lợng khí thải hydrocacbua và giá
thành sản xuất cao.
II. Những tác hại do sử dụng xăng pha chì:
Chì trong xăng chủ yếu là tetraetyl chì (TEL) hoặc tetrametyl chì (TML).
TEL là loại đợc sử dụng nhiều nhất.
Chì pha trong xăng sau khi đốt, sẽ đợc thải ra ở dạng bụi mịn, lơ lửng trong

không khí. Chúng tồn tại nh thế hàng tuần, có khi lâu hơn, trở thành thứ hiểm
hoạ không thể coi thờng trong đời sống con ngời. Theo tính toán khoa học, hơn
75% lợng chì trong xăng sau khi cháy đợc thải ra ngoài. ở những đô thị lớn, lợng
bụi chì chiếm đến 95%/1 đơn vị không khí [16]. Tại Hà Nội và TP. Hồ Chí Minh,
hàm lợng chì trong không khí có nơi đã vợt quá 1,2 1,8 lần tiêu chuẩn cho
phép. Mỗi năm, lợng bụi chì do sử dụng xăng pha chì thải ra ở Việt Nam xấp xỉ
200 tấn [16]. Riêng ở Hà Nội và TP Hồ Chí Minh đã chiếm tới 100 tấn [16].
Gần đây, Trung tâm kỹ thuật môi trờng đô thị và khu công nghiệp - ĐH Xây
dựng Hà Nội, Viện công nghệ môi trờng và tài nguyên - ĐH Quốc gia TP. Hồ
Chí Minh đã có những khảo cứu ban đầu về nồng độ chì trong môi trờng không
khí ở hai thành phố. Kết quả cho thấy:
- ở Hà Nội, trên 12 đờng phố đã khảo sát có hai đờng phố (Hoàng Quốc
Việt và Bắc Thăng Long Nội Bài qua Đông Ngạc) có nồng độ chì vợt quá tiêu
chuẩn cho phép 1,2 lần. Tại nút giao thông Ngã T Sở có nồng độ chì vợt quá 1,8
lần [18].

SVTH: Đỗ Mạnh Cờng - Hoá dầu 2-K44

4


Đồ án tốt nghiệp

Thiết kế phân xởng sản xuất MTBE

- ở TP. Hồ Chí Minh nơi có hơn 200.000 xe ôtô, 1.300.000 xe gắn
máy, hàm lợng chì trung bình/giờ dao động trong khoảng 1,9 5 mg/m 3 [18]
(tiêu chuẩn quốc tế của Tổ chức y tế thế giới là 0,5 1 mg/m 3).
- Trong những nguồn nhiễm độc đối với cơ thể con ngời, XPC đợc xem là
kẻ thù số một [16]. Chì trong khí xả động cơ tồn tại dới dạng những hạt đờng

kính cực bé, do đó có thể theo đờng hô hấp, theo đờng tiêu hoá hay qua da để
thâm nhập vào cơ thể con ngời.
Chì có tác động ngăn cản sự tổng hợp sinh học enzyme để tạo hồng cầu
trong máu và tác động đến hệ thống thần kinh làm chậm phát triển trí tuệ của trẻ
em. Tác hại của chì đến sức khoẻ con ngời bắt đầu đáng kể khi nồng độ của nó
trong máu vợt qua giới hạn an toàn khoảng 200 250 à g/lít đối với trẻ em
[19].
ảnh hởng của chì đặc biệt đợc quan tâm đối với trẻ em, vì so với ngời lớn
chì dễ tác động và gây tổn thơng lên hệ thần kinh hơn, gây ra sự phát triển không
bình thờng ở trẻ em. Chỉ với một hàm lợng chì rất nhỏ cũng đủ để làm giảm chỉ
số thông minh (IQ) và làm giảm khả năng học tập của trẻ em (với hàm lợng chì
10 microgram/deciliter (àg/dl), sẽ làm giảm 4 đơn vị chỉ số thông minh của trẻ
và còn làm chậm sự phát triển của bộ não) [16].
Cơ quan hợp tác môi trờng Mỹ - á (USAEP) khuyến cáo rằng đã có bằng
chứng chứng minh chì có thể gây ung th, qua các thí nghiệm trên động vật và họ
xếp chì vào chất có thể gây ung th cho ngời [18].
Cũng theo USAEP, họ đặc biệt nhấn mạnh tác hại của chì đối với trẻ em. Họ
nhận xét rằng, mức nhiễm chì ở Hà Nội và TP. Hồ Chí Minh cao, đồng thời góp
ý Việt Nam nên sớm tiếp nhận công nghệ mới, chính phủ cần chỉ đạo sâu sát hơn
về vấn đề này.
Chính vì độc tính của chì đối với sức khoẻ con ngời và tác hại của nó đối với
bộ xúc tác ba chức năng xử ký khí xả và gây ô nhiễm môi trờng nghiêm trọng mà
trong những năm gần đây các nhà khoa học đã tìm mọi giải pháp nhằm loại bỏ
chì ra khỏi xăng.
III. Sử dụng xăng không chì (XKC):
Năm 1925 các kỹ s ngời Mỹ nhận thấy nếu pha chì vào xăng có tác dụng
làm tăng trị số octan, hạn chế đợc hiện tợng kích nổ làm hỏng động cơ, xupap.

SVTH: Đỗ Mạnh Cờng - Hoá dầu 2-K44

5


Đồ án tốt nghiệp

Thiết kế phân xởng sản xuất MTBE

Động cơ đợc bôi trơn, động cơ chạy bền và tốt hơn, đây có thể coi là một trong
những thành tựu KHKT của thế kỷ XX [18].
Nhng 50 năm sau, cũng chính những ngời Mỹ nhận ra rằng khi sử dụng
xăng có pha chì, các động cơ, chủ yếu là động cơ ôtô, xe máy do không thể lắp
đợc bộ biến đổi khí thải kiểu xúc tác nên ngoài việc gây ô nhiểm chì, nồng độ
CO và hydrocacbon cũng rất cao.
Chính vì vậy các nớc tiên tiến đã nhanh chóng loại bỏ xăng pha chì ra khỏi
đời sống xã hội, thay thế bằng xăng không pha chì.
Việc làm tăng trị số octan của xăng không chì đòi hỏi qui trình lọc dầu phức
tạp và tốn kém hơn. Hiện nay ngời ta kết hợp quá trình tái tạo xăng xúc tác với
việc pha thêm MTBE vào xăng để nâng cao trị số octan của xăng không chì.
Năng lợng tiêu tốn cho quá trình sản xuất xăng không chì phụ thuộc vào hàm l ợng MTBE pha trong xăng [19].
Nh ta đã biết, tăng trị số octan của xăng sẽ tạo điều kiện làm tăng hiệu suất
động cơ. Tuy nhiên để đạt đợc trị số octan cao thì năng lợng tiêu tốn cho quá
trình lọc dầu cũng tăng, gây ảnh hởng đến cân bằng năng lợng chung. Ngời ta
thấy khi tăng trị số octan lên 1 đơn vị (hiệu suất động cơ có thể tăng thêm đợc
1%) thì năng lợng tiêu tốn cho quá trình lọc dầu cũng tăng lên 1% [19]. Trong
thực tế, khi tỷ số nén tăng quá cao thì hiệu suất động cơ sẽ giảm do tăng tổn thất
ma sát. Vì vậy cần lựa chọn một trị số octan tối u nhất để đảm bảo hiệu suất
chung của cả quá trình từ sản xuất đến tiêu dùng. Theo kết quả nghiên cứu tính
kinh tế - kỹ thuật của XKC đợc nhóm RUFIT thì trị số octan tối u là RON = 95
và MON = 85 [19].
Các loại phụ gia chủ yếu để làm tăng trị số octan của XKC:

Trong thành phần hoá học của xăng, ngoài các loại isoparafin có trị số octan
cao nh: 2, 3- dimetylhexan và 2, 2, 4- trimetylpentan (iso-octan) thì hầu hết các
loại cacbuahydro khác đều có trị số octan thấp. Để tăng trị số octan cho xăng
không chì, phải đa thêm các loại phụ gia khác có trị số octan rất cao nh: olefin,
aromatic, naphthen, oxygenat.

SVTH: Đỗ Mạnh Cờng - Hoá dầu 2-K44

6


Đồ án tốt nghiệp

Thiết kế phân xởng sản xuất MTBE

Bảng 1: Định lợng cụ thể về trị số octan đối với từng loại phụ gia [15]:
TT

Loại sản phẩm sử dụng làm
phụ gia

1

2

3

4

Trị số octan

Tính theo RON

Tính theo MON

1- buten

144

126

1- penten

119

109

Benzen

99

91

Toluen

124

112

o- Xylen

120

103

p- Xylen

146

127

Cyclopentan

141

141

Cyclohexan

110

97

Metanol

127 136

99 104

Etanol

120 135

100 106

Tertiary butanol

104 110

99 98

Metanol/TBA (50/50)

115 123

96 104

MTBE

115 116

98 105

111 - 116

98 - 103

110 119

95 - 104

Olefin (alken)

Aromatics

Naphthenes

Oxygenates

TAME (Tert- Amyl Metyl Ete)
ETBE ( Etyl Tert- Butyl Ete)

SVTH: Đỗ Mạnh Cờng - Hoá dầu 2-K44

7


Đồ án tốt nghiệp

Thiết kế phân xởng sản xuất MTBE

Phần II: ứng dụng mtbe, nhu cầu tiêu thụ
và tình hình sản xuất
I- ứng dụng MTBE trong công nghiệp:
- MTBE là một phụ gia pha trộn vào xăng rất tốt bởi nó làm tăng đáng kể trị
số Octan và có độ bay hơi thấp.
- MTBE còn dùng để sản xuất isobuten (bằng cách phân huỷ), tuy nhiên đây
là phơng pháp không kinh tế.
- MTBE còn dùng để sản xuất metacrylic axit và isopren.
Đặc tính trộn lẫn của MTBE gần giống với của xăng nhiên liệu mà không
gây ra những tính chất không mong muốn nh tạo hỗn hợp đẳng phí, hợp nớc hay

tạo ra sự phân chia pha .
Do vậy MTBE thích hợp với việc trộn lẫn vào xăng, từ năm 1973 ngời ta bắt
đầu pha trộn loại phụ gia này vào xăng.
Xăng chứa MTBE cũng thích hợp với việc vận chuyển thông dụng trên hệ
thống vận chuyển bằng đờng ống ở Mỹ cũng nh các nớc sản xuất khác trên thế
giới.
MTBE có một nhợc điểm chính là vấn đề nguyên liệu, isobutylen, nguyên
liệu này bị hạn chế bởi các nhà máy lọc - hoá dầu trong sản xuất và vận hành
thiết bị.
Tuy nhiên theo một khía cạnh khác, MTBE cũng gặp phải sự công khai
phản đối sử dụng nó, nguyên do là theo một bản báo cáo kết quả thử nghiệm trên
sức khoẻ con ngời của Chính phủ Mỹ thì MTBE có hại đối với sức khoẻ, cho dù
một số cuộc thử nghiệm đợc coi là không đi đến kết quả cuối cùng.
Có một điều thuận lợi là các nhà máy đợc thiết kế cho sản xuất MTBE hay
ETBE theo phơng pháp ête hoá và những phát triển sau này cho phép sản xuất đợc cả những ête khác tơng tự nh TAME hay TAEE với độ chuyển hoá chấp nhận
đợc.

SVTH: Đỗ Mạnh Cờng - Hoá dầu 2-K44

8


Đồ án tốt nghiệp

Thiết kế phân xởng sản xuất MTBE

II- Nhu cầu tiêu thụ và tình hình sản xuất MTBE trên
thế giới:
Năm 1987, sản lợng MTBE là 1,6 triệu tấn, xếp thứ 32 trong số các sản
phẩm hoá học ở Mỹ.

Nhu cầu tiêu thụ MTBE đang tăng nhanh, MTBE là một trong những hoá
chất tăng mạnh nhất trên thế giới với tốc độ tăng trởng trung bình 20% mỗi năm
(1989- 1994), thậm chí tới 25% [10]. Tuy nhiên trong giai đoạn từ 1994 2010
tốc độ tăng trởng giảm xuống còn 4%/năm và giai đoạn từ 2000 2010 sẽ giảm
xuống còn 1,7%/năm, trong khi giai đoạn 1994 2000 tốc độ tăng trởng là
8,1%/năm [10].
Dự báo đến năm 2010 nhu cầu MTBE có thể sẽ lên tới 29.000 tấn/năm.
Có thể thấy nhu cầu MTBE trên toàn cầu trong bảng sau: (bảng 2)

Qua bảng số liệu ta thấy đợc nhu cầu MTBE trên thế giới là lớn và tại mỗi
vùng khác nhau là khác nhau.
Tuy nhiên khả năng cung cấp của các nhà máy là có giới hạn và đợc trình
bày trong bảng 3.

SVTH: Đỗ Mạnh Cờng - Hoá dầu 2-K44

9


Đồ án tốt nghiệp

Thiết kế phân xởng sản xuất MTBE

Bảng 3: Tổng giá trị thơng mại MTBE trên thế giới. (Đơn vị: Tấn) [10]
Năm

1994

1995

1996

2000

2005

2010

Mỹ

1348

2453

3140

3491

4153

4200

Canada

376

259

260

276

272

267

Mỹ Latinh

113

139

639

660

676

710

Nhật Bản

15

18

25

25

30

30

Viễn Đông

434

533

590

972

1115

1462

0

0

0

0

0

0

1257

2062

2319

2986

3769

4051

0

0

0

17

36

37

Tây Âu

126

607

581

603

576

594

Đông Âu

74

63

45

53

31

33

Quốc gia

Châu úc
Trung
Đông
Châu Phi

Bảng 4: Sản lợng MTBE của Mỹ [11]

Tháng

1

2

3

4

5

Năm
1992
1993
1994
1995
1996
1997
1998
1999
2000

6

7

8

9

10

11

12

91
142
166
171
179
217
217
222
226

104
157
160
163
186
200
210
231
209

118
146
164

167
187
206
202
218
210

128
148
150
174
183
211
220
228
192

125
144
144
171
184
205
221
224
-

1.000 b/d
98
115

123
149
173
161
188
216
202

94
114
140
144
172
192
176
212
205

89
112
129
121
182
182
201
178
213

79
138

140
168
183
186
209
210
223

90
132
139
169
194
194
195
219
233

90
126
115
182
202
209
204
211
242

101
155

154
181
197
201
220
217
223

Bảng 5: Sản lợng MTBE, Etanol của Mỹ năm 2000 [11]
Tháng
Phụ gia

10/2000
1000

1000

2000*

11/2000
1000

SVTH: Đỗ Mạnh Cờng - Hoá dầu 2-K44

1000

1000

1000
10

Đồ án tốt nghiệp
bbl
Sản xuất
Cung cấp

3438
4103

Sản xuất
Cung cấp

6507
9552

Thiết kế phân xởng sản xuất MTBE

b/d

bbl
b/d
Etanol nhiên liệu
111
3281
109
3647
MTBE
210
5768

192
9722
-

bbl

b/d

35305
-

105
-

72443
-

216
-

Khả năng cung cấp MTBE trên thế giới sẽ không thay đổi cho đến năm
2010, những nớc Trung Đông là nơi xuất khẩu chủ yếu MTBE.
Tuy nhiên với những nớc còn khá mới mẻ trong lịch sử sản xuất hợp chất
này sẽ trở nên cấp thiết hơn khi nhu cầu MTBE tăng, không đợc đáp ứng kịp thời
nh Mỹ và các nớc Đông á .
Metyl tert Butyl Ete (MTBE) so với EMBE, TAME... có u điểm cả về kỹ
thuật và kinh tế, mặc dù trị số octan không phải là cao nhất, MTBE có áp suất hơi
bão hoà vừa phải, nhiệt độ sôi trung bình do đó có khả năng pha trộn vào các loại
xăng.

SVTH: Đỗ Mạnh Cờng - Hoá dầu 2-K44

11


Đồ án tốt nghiệp

Thiết kế phân xởng sản xuất MTBE

Bảng 6: Các tính chất của một số hợp chất chứa oxi
Tính chất vật lý
Trị số octan

Ete

Este

MTBE

ETBE

TAME

DIPE

DMC

RON

116

111

114

110

109

MON

96

98

99

97

99

Trung bình

106

105

106

103

104

psi

7,3

4,0

2,0

4,9

10

Bar

0,50

0,28

0,14

0,34

0,69

4,3

1,2

1,15

2,0

tốt

áp suất hơi bão hoà

Khả năng hoà tan
trong nớc (% kl)

Hiện nay các xởng sản xuất MTBE đã đợc lắp đặt nhiều nơi trên thế giới với
tổng công suất khoảng 15.275 nghìn tấn MTBE/năm. Các xởng này đợc lắp đặt
dựa trên các quá trình công nghệ của các hãng khác nhau nh: công nghệ của
Snamprogetti (Mỹ) sử dụng nguyên liệu FCC-BB và thiết bị đoạn nhiệt, đã có 21
xởng đợc xây dựng ở nhiều nơi (Mỹ, vùng Vịnh...) dựa trên công nghệ của
Snamprogetti cùng nột số dự án đang đợc thực thi [10].
Công nghệ của Hull AG cũng đã áp dụng nhiều trong các xởng MTBE ở
CHLB Đức... Những quá trình công nghệ gần đây nh công nghệ ARCO (Texaco)
đang đợc sử dụng trong các xởng sản xuất ở Texas (Mỹ) và Tây âu. Công nghệ
CD Tech (ABB Lummus) cũng đợc sử dụng với hơn 60 xởng và gần 30 dự án.
Công nghệ sản xuất MTBE của UOP sử dụng nguyên liệu là khí butan từ mỏ khí.
Hơn 26 xởng sản xuất dựa trên công nghệ của IFP, xuởng sản xuất dựa trên công
nghệ của Phillip (Hà Lan), công nghệ của hãng Shell... đã đợc xây dựng và đang
đợc hoạt động ở khắp nơi trên thế giới.

ở Nhật Bản, các xởng sản xuất với công nghệ của hãng Sumitomo đã đợc
xây dựng.
Gần đây ở Arập Xêút, Venezucla và các vùng khác ngời ta đã xây dựng

các xởng sản xuất MTBE từ nguyên liệu khí butan từ mỏ khí, sử dụng công
nghệ của UOP.

SVTH: Đỗ Mạnh Cờng - Hoá dầu 2-K44

12


Đồ án tốt nghiệp

Thiết kế phân xởng sản xuất MTBE

Phần III: nguyên liệu và sản phẩm
I- iso-buten:
1. Tính chất vật lý:
Isobuten là chất khí không màu, có thể cháy đợc ở nhiệt độ và áp suất thờng. Nó có thể tan hoàn toàn trong rợu, ete, và hydrocacbon nhng chỉ tan ít trong
nớc.
Bảng 7: Tính chất vật lý của isobuten đợc nêu trong bảng sau:
Nhiệt độ sôi, oC (101,3 kPa)

- 6,90

Tỷ trọng ở 25 oC (lỏng)

0,5879 g/cm3

Tỷ trọng ở 0 oC (khí)

2,582 kg/m3

Nhiệt hoá hơi ở áp suất bảo hoà và 25 oC

366,9 j/g

Nhiệt hoá hơi ở áp suất bảo hoà ts

391,2 j/g

o

Nhiệt dung riêng ở 25 C: khí lý tởng

1589 J/kg.độ

Nhiệt dung riêng ở 25 oC: lỏng (101,3 kPa)

2336 j/kg.độ

Giới hạn nổ với không khí ( ở 20 oC, 101,3 kPa)

1,8 8,8 %V

áp suất hơi bảo hoà theo nhiệt độ có thể tính theo lgP = A- B/(t + C)
A, B , C là các hệ số đợc cho, ở khoảng
13 oC

(-82) ữ + A = 6,84134, B= 923,20,

Nhiệt cháy

C = 240,00
- 2702,3 kj/mol

2. Tính chất hoá học:
Isobuten có các tính chất của một số olefin đặc trng với những phản ứng
chính nh: phản ứng cộng, xúc tác axit (phản ứng cộng với rợu tạo ete, phản ứng
cộng các halogen tạo dẫn xuất halogenua, phản ứng cộng nớc tạo TBA)
Phản ứng isomehoá, phản ứng polyme hoá tạo DIB, phản ứng với CO và
H2O để tạo ra axit cacboxylic (CH 3)3CCOOH, phản ứng dehydro hoá, phản ứng
oxy hoá, phản ứng alkyl hoá, phản ứng với formaldehyt tạo hợp chất dùng để sản
xuất isopren.
Một số phản ứng hoá học quan trọng của isobuten:

SVTH: Đỗ Mạnh Cờng - Hoá dầu 2-K44

13


Đồ án tốt nghiệp

Thiết kế phân xởng sản xuất MTBE

a) Phản ứng hydrat hoá:

CH3

CH3
H+

CH3 C=CH2 + H2O

CH3

C

OH

CH3
Hydrat hoá isobutene đợc tert-butyl alcohol (TBA), quá trình phản ứng có
thể tiến hành thực hiện trong pha hơi hoặc lỏng .
Xúc tác cho phản ứng là axit sunfuric nồng độ khoảng 45% khối lợng (đóng
vai trò là tác nhân proton hoá), hoặc xúc nhựa trao đổi ion sunfonat styren
divinyl benzen.
Phản ứng có thể sinh ra các sản phẩm phụ nh di- và tri- isobutene .

b) Phản ứng ete hoá :
Phản ứng của isobutene với methanol tạo thành tert-butyl ether (MTB hay
MTBE) , quá trình phản ứng tiến hành thực hiện trong pha lỏng, xúc tác cho phản
ứng là xúc tác loại nhựa trao đổi ion .

CH3
CH3

CH3

xt

C=CH2 + CH3OH

CH3

c) Phản ứng halogen hoá :

C

OH

CH3
MTBE

Isobutene tham gia phản ứng dễ dàng với clo ngay ở nhiệt độ thấp tạo
ClCH2C(CH3)=CH2 .

d) Phản ứng hydroformyl hoá:
Isobutene tham gia phản ứng hydroformyl hoá với sự có mặt của xúc tác Co
hoặc Rh chỉ tạo 3-Methylbutanol .

e) Phản ứng hydrocarboxyl hoá :

SVTH: Đỗ Mạnh Cờng - Hoá dầu 2-K44

14


Đồ án tốt nghiệp

Thiết kế phân xởng sản xuất MTBE

Isobutene tham gia phản ứng hydrocarboxyl hoá (Isobutene phản ứng với
cacbon monoxit và nớc) với sự xúc tác của axit mạnh cho axit pivalic

(CH3)3CCOOH .

f) Phản ứng polymer hoá và oligomer hoá:
Phản ứng polymer hoá isobuten (có độ tinh khiết cao) tạo polyisobutene
tiến hành trong dung môi trơ, nhiệt độ phản ứng khoảng -10 ữ -100 0C. Phản ứng
copolymer hoá của isobuten với 1 ữ 3% isopren trong điều kiện phản ứng tơng tự
cho caosu butyl.
Sự polyme hoá isobuten trong hỗn hợp buten với sự có mặt của xúc tác
AlCl3, nhiệt độ khoảng -10 ữ 800C tạo polybuten có khối lợng phân tử khoảng
300 ữ 2500 đ.v.C , độ chuyển hoá isobuten đạt 80 ữ 95%.
Sự oligomer hoá isobutene thờng sử dụng để tách isobutene ra khỏi hỗn hợp
butene , xúc tác sử dụng là axit sunfuric 65 ữ 70% và nhiệt độ phản ứng lên tới
1000C, sản phẩm là dimer hoặc trimer. Nếu xúc tác là nhựa trao đổi ion thì sản
phẩm chủ yếu là 2,2,4-trimethylpenten .

g) Phản ứng oxi hoá :
Sự oxi hoá isobutene trong không khí trên hỗn hợp xúc tác oxit kim loại
chuyển tiếp cho methacrolein (nếu tiếp tục oxi hoá sẽ tạo axit methacrylic), độ
chọn lọc 70 ữ 80% ứng với độ chuyển hoá là 80%.
Oxi hoá isobutene với sự có mặt của amoniac và oxi cho sản phẩm là
methacrylonitrile.

h) Phản ứng với formadehit:
Isobutene phản ứng với formadehit, xúc tác sử dụng là axit, sản phẩm tạo
thành là isopren.

i) Phản ứng alkyl hoá:
Isobutene tham gia phản ứng alkyl hoá với hydrocacbon thơm, phenol, pcresol, catechol, tạo thành tert-butylaromatic.

SVTH: Đỗ Mạnh Cờng - Hoá dầu 2-K44

15


Đồ án tốt nghiệp

Thiết kế phân xởng sản xuất MTBE

Sự alkyl hoá isobutene (trong hỗn hợp butene) trong pha lỏng trên xúc tác
axit sunfuric hoặc axit hydrofloric cho sản phẩm chính là 2,2,4- trimethylpentan
(iso octan)
Do đó quá trình này sử dụng với ý nghĩa nâng cao chất lợng nhiên liệu của
động cơ sử dụng xăng.
3. Điều chế isobuten [10]:
Hiện nay isobuten đợc điều chế từ 4 phơng pháp sau:
- Isobuten từ hỗn hợp Raffinat I, là hỗn hợp khí thu đợc từ quá trình
cracking hơi nớc, hỗn hợp khí buten từ xởng etylen. Đây là nguồn isobuten thờng
đợc sử dụng nhiều trong các qúa trình sản xuất MTBE trên thế giới. Nguồn
nguyên liệu này có u điểm là nồng độ isobuten tơng đối cao và có thể dùng trực
tiếp để sản xuất MTBE.
Nguyên liệu lọc
hoá dầu

Xưởng Etylen

Etylen
Propylen
Hỗn hợp C4
Sản phẩm khác

- Isobuten từ phân đoạn C4 của quá trình cracking xúc tác (FCC-BB).
Từ nguồn nguyên liệu này, nồng độ isobuten thấp hơn nhiều, trong đó butan
chiếm tỷ lệ lớn. Do vậy nếu sử dụng nguồn nguyên liệu này thì giá thành sản
xuất và vốn đầu t sẽ đắt hơn.
Dầu khí quá trình chư
ng cất chân không
Cracking xúc tác

tầng sôi (FCC)

Khí nhiên liệu
Propylen
Hỗn hợp C4
Naphta
Dầu nhẹ

- Isobuten từ quá trình dehydrat hoá TBA:
TBA thu đợc nh là đồng sản phẩm của qúa trình tổng hợp propylen oxit.
Quá trình này đợc thực hiện bởi ARCO Chemical and Taxaco Company [9].

O2
Propylen

Propylen oxit
PO/TBA

isobutan

SVTH: Đỗ Mạnh Cờng - Hoá dầu 2-K44

dehydrat

isobuten
16


Đồ án tốt nghiệp

Thiết kế phân xởng sản xuất MTBE

- Isobuten từ quá trình dehydro hoá isobutan. Isobutan có thể từ các quá
trình lọc dầu hoặc từ quá trình isome hoá khí mỏ nbutan. Đây là nguồn nguyên
liệu hứa hẹn sẽ đáp ứng đợc nhu cầu MTBE và làm hớng phát triển có triển vọng.
Đầu t cho quá trình sản xuất lớn, yều cầu vốn hơn các quá trình sản xuất khác.
Quá trình cũng đợc xem nh một công đoạn để sản xuất MTBE của các nhà máy
có công suất lớn.

isobutan
Đề hydro hoá

isobuten

II- metanol [9]:
1. Tính chất vật lý:
Metanol (CH3OH) là chất lỏng không màu, có mùi đặc trng tơng tự nh
Etanol (C2H5OH), trung tính, tan tốt trong nớc, rợu, este và tan hầu hết trong các
dung môi hữu cơ khác, nó ít hoà tan trong chất béo và dầu bởi tính phân cực của
nó. Ngoài ra Metanol còn hoà tan đợc rất nhiều chất vô cơ nh các muối.
Metanol là chất dễ cháy nổ và rất độc, với một lợng nhỏ (khoảng 10ml)
cũng có thể làm mù mắt, với lợng lớn sẽ gây tử vong.

Bảng 8: Các thông số vật lý của Metanol:
Khối lợng riêng ở P=101,3 KPa, ở
00C
0,8100 g/cm3
250C
0,78664g/cm3
500C
0,7633 g/cm3
8,098 Mpa
áp suất tới hạn
Nhiệt độ tới hạn
239,490C
Thể tích tới hạn
117,9cm3/mol
Khối lợng riêng
0.2715 g/cm3
Độ nén
0,224
Nhiệt độ đóng rắn
-97,680C
Nhiệt độ điểm ba
-97,560C
0,10786 Pa
áp suất điểm ba
Nhiệt hoá hơi ở 101,3 KPa
1128,80C
Entanpi chuẩn tạo thành ở trạng thái

SVTH: Đỗ Mạnh Cờng - Hoá dầu 2-K44

17


Đồ án tốt nghiệp

Thiết kế phân xởng sản xuất MTBE

Khí ở 250C (101,3KPa)
Lỏng ở 250C (101,3KPa)

-200,94KJ/mol
-238,91KJ/mol
Entanpi tạo thành ở trạng thái
0
Khí ở 25 C (101,3KPa)
-162,24 KJ/mol
0
Lỏng ở 25 C (101,3KPa)
-166,64 KJ/mol
Entanpi chuẩn ở trạng thái
0
Khí ở 25 C (101,3KPa)
239,88 Jmol-1K-1
Lỏng ở 250C (101,3KPa)
127,27 Jmol-1K-1
Nhiệt lợng riêng ở trạng thái
Khí ở 250C (101,3KPa)
44,06 Jmol-1K-1
Lỏng ở 250C (101,3KPa)
81,08 Jmol-1K-1

Độ nhớt (ở 250C) ở trạnh thái
Hơi
9,68.10-3 mPa.s
Lỏng
0,5513 mPa.s
0
Độ dẫn nhiệt(ở 25 C) ở trạnh thái
Hơi
14,07 mwm-1k-1
Lỏng
190,16 mwm-1k-1
Độ dẫn điện (ở 250C)
(2 ữ 7).10-9 -1cm-1
Hằng số điện môi
32,65
Chỉ số khúc xạ
1,3824
n 20
D
n 25
D
Sức căng bề mặt
Điểm bắt cháy (DIN 54755)
Cốc hở
Cốc kín
Giới hạn nổ trong không khí
Nhiệt độ bắt cháy

SVTH: Đỗ Mạnh Cờng - Hoá dầu 2-K44

1,32652
22,10 mN/m
6,50C
15,60C
12,50C
(5,5 ữ 44)%V
4700C

18


Đồ án tốt nghiệp

Thiết kế phân xởng sản xuất MTBE

2. Tính chất hoá học của Metanol:
Metanol là rợu đơn giản nhất trong dãy đồng đẳng của rợu no đơn chức. Độ
hoạt động của nó đợc xác định bởi nhóm chức OH. Phản ứng của Metanol xảy
ra qua sự phân huỷ của nối C-O hoặc H-O và đặc trng bởi sự thay thế H hoặc
nhóm OH trong phân tử. Vì Metanol có tính chất trung tính nên cả tính chất
axit và bazơ của nó đều yếu.
Metanol là một rợu no đơn chức, khả năng phản ứng đợc quyết định bởi
nhóm chức (-OH), các phản ứng của Metanol xảy ra thông qua việc phân chia
mối liên khết C-O và O-H, mà đặc trng là sự thay thế bởi (-H) hoặc (-OH), vì oxi
có độ âm điện (3,5) lớn hơn cacbon (2,5) và hydro (2,2) nên các liên kết (C-O) và
(O-H) phân cực mạnh về phía oxi C +O-H+. Sự phân cực đó thể hiện ở
momen lỡng cực (à,D).
O

1050

CH3

H

Metanol là một rợu nên nó có đầy đủ tính chất của họ rợu:
a) Tính axit phản ứng tạo muối:
Metanol luôn thể hiện tính chất của một axit yếu, nó phân ly yếu hơn cả nớc
do gốc alkyl có hiệu ứng +I. Hiệu ứng này đã làm giảm sự phân cực của liên kết
O-H. Khi thay thế nguyên tử hydro trong nhóm -CH 3 của Metanol cũng thay đổi:
Metanol có tính axit yếu nên nó tác dụng đợc với kim loại kiềm.
CH3OH + Na CH3ONa + 1/2O2
b) Phản ứng tạo thành ete và este:
- Phản ứng tạo thành ete:
Metanol có thể phân hủy khi có mặt H2SO4 đặc sẽ tạo thành ete:
CH3OH HSO CH3-O-CH3 + H2O
2

4d

- Phản ứng tạo thành este:
Metanol có thể tác dụng với axit cacboxylic với xúc tác axit H 2SO4 tạo
thành este:
CH3OH + CH3COOH HSO CH3COOCH3 + H2O
2

4d

SVTH: Đỗ Mạnh Cờng - Hoá dầu 2-K44

19


Đồ án tốt nghiệp

Thiết kế phân xởng sản xuất MTBE

c) Phản ứng tạo thành dẫn xuất Halogen:
Metanol có thể tác dụng với Hydro halogen tạo thành Metyl halogenua.
CH3OH + HBr CH3OBr + H2O
d) Phản ứng dehydrat hoá tạo thành alken:
Tơng tự nh alkyl halogen bị dehydrohalogen hoá tạo thành ankyl Metanol
cũng có thể bị dehydrat hoá theo sơ đồ phản ứng:
2 CH3OH C2H2 + 2 H2O
Để thực hiện phản ứng trên ngời ta cho hơi Metanol đi qua Al 2O3 nung nóng
hoặc đun Metanol với axitsunfuric đặc.
e) Phản ứng dehydro hoá:
Hơi Metanol đi qua cột đồng (Cu) ở nhiệt độ cao (300 0C) sẽ bị tách hydro
tạo thành aldehyt:
CH3OH HCHO + H2
f) Phản ứng oxi hoá:
Phản ứng oxi hoá chỉ dùng trong công nghiệp, trong điều kiện phòng thí
nghiệm ngời ta dùng các chất oxi hoá nh
KMnO4 + H2SO4
hoặc
K2Cr2O7 + H2SO4.
CH3OH HCHO + H2O
3. Nguồn cung cấp Metanol:
a) Tổng hợp Metanol bằng cách oxy hóa trực tiếp Metan:
Phản ứng oxy hóa Metan xảy ra theo cơ chế chuỗi gốc. Các phản ứng có

thể xảy ra trên bề mặt xúc tác hoặc trong pha hơi:
CH3* + O CH3O*
CH3O*

HCHO + H*

CH3O* + CH4 CH3OH + CH3*

(1)
(2)
(3)

Các phản ứng xảy ra đều toả nhiệt, do đó cần giữ ở nhiệt độ thấp. Nói
chung hiệu suất sản phẩm Metanol tăng khi áp suất tăng.
b) Tổng hợp Metanol bằng phơng pháp thuỷ phân metylclorua:
SVTH: Đỗ Mạnh Cờng - Hoá dầu 2-K44

20


Đồ án tốt nghiệp

Thiết kế phân xởng sản xuất MTBE

Phản ứng thuỷ phân có mặt xúc tác NaOH
CH3Cl

+ H2O CH3OH + HCl

Nếu dùng vôi tôi, thì tiến hành ở 300 đến 350 0C. Metylclorua bị thuỷ phân

thành metanol và đồng thời dimetyl ete đợc tạo thành
CH3OH

CH3Cl

+ H 2O

+ HCl

2CH3Cl

+ Ca(OH)2 2CH3OH + CaCl2

CH3Cl

+ CH3OH

CH3OCH3 + HCl
2CH3OH

CH3OCH3 + H2O
c) Tổng hợp Metanol từ CO2 và H2O:
CO2 + 3H2

CH3OH + H2O

Hiện nay trong công nghiệp dùng phổ biến phơng pháp điều chế Metanol
từ khí tổng hợp.
d) Phơng pháp sản xuất Metanol từ khí tổng hợp:
Sự tạo thành Metanol đi từ khí tổng hợp đợc tiến hành theo phản ứng sau:

CO + 2H2

CH3OH

CO2 + 3H2

CH3OH + H2O , H=-49,16KJ/mol. (2)

,

H300K=-90,77KJ/mol. (1)

Cả hai phản ứng trên đều tỏa nhiệt. Vì vậy để sản xuất Metanol một cách
thuận lợi ta cần tăng áp suất và giảm nhiệt độ . Ngoài hai phản ứng tạo thành
Metanol trên còn có phản ứng phụ thu nhiệt của CO 2 và H2 ở phơng trình (3).
CO2 + H2

CO + H2O , H300K= 41,21KJ/mol. (3 ).

4. ứng dụng của Metanol:
Metanol ngày nay, đợc dùng rất nhiều trong công nghiệp hoá chất và đời
sống. Hiện nay Metanol có xu hớng thay thế dần cho dầu mỏ. Nó làm dung môi
cho sơn, vecni, làm chất kết dính, diều chế phẩm nhuộm và dợc phẩm, ngoài ra
còn có rất nhiều các sản phẩm khác.
* Metanol đợc dùng làm nguyên liệu cho các quá trình tổng hợp hoá học:
- Metanol đợc sử dụng nh một nguyên liệu cho các quá trình tổng hợp hoá
học, khoảng 70% Metanol đợc dùng để sản xuất formandehyt, metyl tert butyl
ete (MTBE), axit axetic, metyl meta crylat.

SVTH: Đỗ Mạnh Cờng - Hoá dầu 2-K44

21


Đồ án tốt nghiệp

Thiết kế phân xởng sản xuất MTBE

+ Formandehyt (HCHO):
Là sản phẩm quan trọng nhất đợc tổng hợp từ Metanol. Việc sản xuất
Formandehyt hàng năm tăng khoảng 3%, nhng vì sự tăng trởng của các sản phẩm
khác cao hơn nên oxy hóa Metanol để tạo thành Formandehyt giảm đi.
+ Metyl tert-Butyl Ete:
Ete này đợc tạo ra do phản ứng giữa Metanol với iso-buten dựa trên sự trao
đổi ion axit. Ete này là sản phẩm phụ của octan nhng nó cực kì quan trọng đối
với việc sản xuất xăng không dùng phụ gia chì và nhận biết đợc yếu tố gây hại
cho các cấu tử octan thơm. Năm 1988 có 20% Metanol đợc dùng cho việc tổng
hợp MTBE. Ngời ta dự tính tốc độ gia tăng lên đến 12% hàng năm. Sự hiện diện
của iso-penten gây khó khăn cho việc tổng hợp MTBE. Hiện nay ngời ta cải tiến
bằng cách xây dựng các nhà máy đồng phân butan và Hydro hóa iso-butan.
+ Axit axetic (CH3COOH):
Khoảng 9% Metanol đợc dùng để tổng hợp Axit axetic ớc tính tốc độ gia
tăng hàng năm 6%. Axit axetic đợc tổng hợp bởi cacbonyl hóa Metanol với CO ở
pha lỏng với các xúc tác đồng nhất Niken-iodine, Cobalt- iodine.

* So sánh tính kinh tế của các nguồn nguyên liệu:
Có thể so sánh giá của các nguồn isobuten theo bảng sau:
Bảng 9: Tổng kết giá nguyên liệu sản xuất MTBE [10]:
Nguyên liệu

Cents/Pound

Isobuten từ quá trình cracking hơi nớc

9,5

Isobuten từ quá trình cracking xúc tác
(FCC-BB)

9,5

Isobuten từ quá trình dehydrat TBA

11,1

Isobuten từ khí butan mỏ khí

7,5

Metanol

5,0

(Giá tính ở thời điểm quý 4 năm 1995 ở khu vực vùng vịnh).

SVTH: Đỗ Mạnh Cờng - Hoá dầu 2-K44

22

Đồ án tốt nghiệp

Thiết kế phân xởng sản xuất MTBE

III- MTBE:
1. Tính chất vật lý:
MTBE ở trạng thái bình thờng là chất lỏng, không màu, linh động, độ nhớt
thấp, dễ cháy, tan vô hạn trong các dung môi hữu cơ và các hydrocacbon.
Bảng 10: Một số thông số vật lý đặc trng của MTBE:
Khối lợng phân tử

88,15

Nhiệt độ nóng chảy

- 108 oC

Nhiệt độ sôi

55,3 oC

Hằng số điện môi (20 oC)
o

4,5

Độ nhớt (20 C)

0,36 mPa.s

Sức căng bề mặt (20 oC)

20 mN/m

Nhiệt dung riêng (20 oC)

2,18 kj/kg.độ

Nhiệt hoá hơi

337 kj/kg

Nhiệt cháy

- 34,88 Mj/kg

Nhiệt sinh ở 25 oC

- 314 Kj/kmol

Nhiệt độ chớp cháy

-28 oC

Giới hạn nổ với không khí

1,65 8,4%V

Nhiệt độ tự bốc cháy

460 oC

Nhiệt độ tới hạn

224,0 oC

áp suất tới hạn

3,43 MPa

SVTH: Đỗ Mạnh Cờng - Hoá dầu 2-K44

23


Đồ án tốt nghiệp

Thiết kế phân xởng sản xuất MTBE

Bảng 11: áp suất hơi bảo hoà, tỷ trọng và độ tan của MTBE [9]:
độ hoà tan, % trọng lợng

Nhiệt độ, oC

áp suất hơi,
kPa

Tỷ trọng,
g/cm3

H2O/MTBE

MTBE/ H2O

0

10,8

0,7613

1,19

7,3

10

17,4

0,7510

1,22

5,0

12

0,7489

15

0,7459

20

26,8

0,7407

1.28

3,3

30

40,6

0,7304

1,36

2,2

40

60,5

1,47

1,5

Bảng 12: Hỗn hợp đẳng phí của MTBE:
MTBE có thể tạo hỗn hợp đẳng phí nớc hoặc với Metanol:
Tos, oC

Hàm lợng MTBE,
%khối lợng

MTBE - H2O

52,6

96

MTBE CH3OH

51,6

86

MTBE - CH3OH (1,0MPa)

130

68

MTBE - CH3OH (2,5MPa)

175

54

Hỗn hợp đẳng phí

+ MTBE không có giới hạn về độ tan lẫn với các dung môi thông thờng.

SVTH: Đỗ Mạnh Cờng - Hoá dầu 2-K44

24


Đồ án tốt nghiệp

Thiết kế phân xởng sản xuất MTBE

2. Tính chất hoá học:
MTBE là chất khá ổn định dới điều kiện axit yếu, môi trờng kiềm hoặc
trung tính. Trong điều kiện phản ứng ở môi trờng axit, MTBE gần nh trơ với
các tác nhân khác nh buten-1, buten-2, n-butan, isobutan... điều này làm giảm
các sản phẩm phụ và tăng độ chọn lọc. Tuy vậy do cân bằng có thể chuyển
dịch sang phải tạo isobuten và Metanol nên có thể giảm độ chuyển hoá. Do
vậy cần phải lấy MTBE ra khỏi môi trờng phản ứng liên tục để làm cân bằng
chuyển dịch sang trái.
MTBE có đầy đủ tính chất hoá học của một ete thông thờng nh: phản ứng
với các axit vô cơ mạnh nh HCl , H2SO4, ... tạo muối ( hợp chất oxoni ) ; phản
ứng với HI ; phản ứng với CH 3COI , PCl5 ; phản ứng với oxi (nên dễ gây nổ) ;
tham gia phản ứng halogen hoá với clo , brom ở gốc hydrocacbon...

SVTH: Đỗ Mạnh Cờng - Hoá dầu 2-K44

25